En la década de 1970, la CIA creó un Robot Dragonfly Spy. Ahora sabemos cómo funciona

A fines de diciembre de 2003, la CIA reveló muchas herramientas nunca antes vistas del comercio de espías en su propio museo cerca de Washington. Estos incluyeron un dispositivo de escucha diseñado para parecerse a un excremento de tigre que registraba los movimientos de tropas en Vietnam, y un pez robot que recolectaba muestras de agua cerca de plantas nucleares ocultas.

También había una pequeña libélula

A primera vista, este artefacto de la Guerra Fría de los años 70 parecía un Darner verde común (Anax junius) o tal vez un espécimen de cara azul (Coryphaeschna adnexa) si estaba entrecerrando los ojos: su cara, alas anteriores y tórax estaban en el lugar correcto. Pero mira más de cerca y verás que este pequeño error no es realmente un error en absoluto. Es un «insecticida», un espía del tamaño de un insecto que representa nuestro primer gran paso en el complejo mundo de la robótica de insectos. Fue un logro increíble en un momento en que el microprocesador era una invención nueva.

Ahora, unos 16 años después de este debut público, y casi 50 años desde su primer vuelo, los documentos recientemente publicados muestran cada pequeño detalle sobre cómo la CIA creó un micro robot tan impresionante.

Poner el error en «Bugging»

A pesar de ser una atracción estrella en el museo de la CIA, muchos detalles sobre el error permanecieron en secreto durante décadas hasta que John Greenwald, fundador del sitio web antisecreto The Black Vault, presentó una solicitud de documentos bajo la Ley de Libertad de Información (FOIA) en el verano de 2013.

«Aprendí a lo largo de los años, que el ejército y el gobierno de EE. UU. a menudo reconocerán algo o confirmarán que algo existe, y muchas veces eso satisface en gran medida la curiosidad del público«, dijo Greenwald. “Sin embargo … a menudo no tenemos la historia completa. Así que busco documentos nunca antes publicados para contar más sobre la historia o la historia real«.

Siete años más tarde, en enero de 2020, Greenwald recibió una pila de documentos que detallaban el diseño y la construcción de la libélula, y la historia se remonta al pico del espionaje durante la Guerra Fría.

En aquel entonces, molestar, o escuchar conversaciones con dispositivos electrónicos, era una herramienta de espionaje poderosa y relativamente nueva, pero algunos lugares seguían siendo más difíciles de alcanzar que otros.

Entonces, la agencia recurrió a los retroreflectores, pequeñas cuentas de vidrio que reflejan la luz láser (en este caso, un rayo láser) de regreso a su fuente. Este rayo láser reflejado puede verse afectado por cualquier vibración en el vidrio, lo que altera la distancia que recorre el rayo. Luego, la CIA puede analizar el haz devuelto y recrear las vibraciones que lo perturbaron, esencialmente extrayendo el sonido de la luz. En la práctica, estos retroreflectores actuaban como un micrófono remoto para espiar cualquier conversación. En 1970, la CIA ya usaba una tecnología similar para recoger las vibraciones del vidrio de la ventana.

El verdadero desafío era colocar los pequeños reflectores retro en el alféizar de una ventana, sobre el muro de una embajada o al lado del banco del parque en el momento justo, sin dejar de ser visible. La CIA había intentado previamente colocar un gato con un micrófono, pero el proyecto terminó en desastre. La agencia necesitaba otro enfoque.

Fue entonces cuando Don Resier, subdirector de la Oficina de Investigación y Desarrollo de la CIA, ideó una alternativa. En lugar de colocar micrófonos en mamíferos comunes, un insecto robot podría pasar desapercibido. Apodado el «insecticida», asignó a Charles Adkins para dirigir el proyecto.

El objetivo de Adkins era construir un dispositivo que pudiera volar 200 metros y entregar 0.2 gramos de bolas retroreflectoras sin ser notado. Resier pensó que una abeja sería un buen candidato, pero la compleja mecánica de vuelo del insecto no se entendería completamente hasta décadas después en 1999.

Lo que Adkins realmente necesitaba era estabilidad porque las computadoras de la época eran demasiado grandes y lentas para manejar controles complejos. Afortunadamente, uno de los colegas científicos de la CIA de Adkins era un entusiasta de las libélulas y tenía una colección preservada.

Según Adkins, este científico, cuyo nombre permaneció redactado en los documentos de la FOIA, dijo que la aerodinámica de una libélula era mucho más estable. Además de ser increíblemente maniobrables, las libélulas son planeadores excepcionalmente buenos en comparación con otros insectos, lo que les ayuda a conservar energía en vuelos largos. El científico trajo algunos especimenes, y cuando Adkins lo presionó sobre el tema, «el viejo sacó el insecto de su percha y lo arrojó al aire», escribió Adkins. «Hizo alrededor de dos circuitos y aterrizó muy bien en el escritorio».

La demostración convenció a Adkins, pero el equipo aún necesitaba descubrir cómo replicar las alas de una libélula, que se agitan 1.800 veces por minuto. Para lograr esto, los científicos utilizaron un pequeño oscilador fluídico, un dispositivo sin partes móviles que está completamente impulsado por el gas producido por los cristales de nitrato de litio. Cuando las pruebas iniciales mostraron que el prototipo no podía transportar la carga útil requerida de 0.2 gm, los diseñadores agregaron empuje adicional al ventear el escape hacia atrás, al igual que la propulsión a chorro.

Después de un rápido trabajo de pintura inspirado en una libélula, el dron estaba listo para la acción (encubierta), con un peso de menos de un gramo. Sus brillantes «ojos» eran las cuentas retroreflectoras de vidrio destinadas a husmear en objetivos desprevenidos.

Los vientos cruzados de la realidad

Si bien la CIA ahora tenía su robo-bug, todavía necesitaba una forma de controlarlo.

El control por radio estaba fuera de discusión porque cualquier peso adicional condenaría al pequeño insecto. Entonces, los científicos de la CIA recurrieron a los mismos láseres utilizados para los retroreflectores. Esta era una unidad láser portátil, conocida como ROME, que producía un haz infrarrojo invisible. La idea era que el láser calentara una tira bimetálica que luego abriría o cerraría el escape de la libélula. Mientras acelera efectivamente el «motor», otro láser, que actúa como una especie de timón, conduciría el dron a su destino deseado.

Con su motor de bombeo de gas y su sistema de navegación basado en láser, el insecticida podría volar por solo 60 segundos. Pero esto fue más que suficiente para llevar la libélula, y su carga útil, a un objetivo a unos 200 metros de distancia. Al ver que no había tren de aterrizaje, la libélula probablemente fue una operación de choque y percha.

«Se ha investigado la viabilidad de un vehículo controlado con insecticidas con capacidad operativa limitada y se han alcanzado todos los objetivos del programa hasta este punto«, dijo Adkins en su informe final de 1974.

Si bien la libélula demostró ser una increíble hazaña de ingeniería, y funcionó perfectamente en condiciones de prueba, un laboratorio rara vez se parece a la realidad. El mayor problema con el diseño del insecticida era que un operador tenía que mantener un láser entrenado manualmente en el dron durante el vuelo. Se realiza fácilmente en un túnel de viento estático, menos en condiciones ventosas e impredecibles.

“Volar en línea recta en aire quieto no es tan difícil. Es un poco como un avión de papel, especialmente si le das un impulso con algo de gas comprimido«, dijo a Simon Walker, experto en biomecánica de la Universidad de Leeds en el Reino Unido. «Si examinas las venas en el ala de una libélula, forma parte de una estructura increíblemente compleja y deformable que se dobla de manera particular bajo tensión, y esa deformabilidad es realmente importante para la aerodinámica«.

En teoría, el insecticida todavía podría volar con vientos de menos de 7 mph, pero «la demostración definitiva de vuelo controlado aún no se ha logrado«, informó finalmente Adkins. «Aunque las pruebas de vuelo fueron impresionantes, el control en cualquier tipo de viento cruzado fue demasiado difícil«.

El programa costó $ 140.000, aproximadamente $ 2 millones hoy, que es un cambio de bolsillo cuando se consideran los miles de millones gastados en satélites espía modernos. Pero ninguna misión de la CIA requirió el nuevo espía libélula de la agencia, y el proyecto se cerró.

Descendientes de las libélulas

En los últimos 50 años, nuestra comprensión del vuelo de los insectos, y la electrónica necesaria para replicarlo, ha avanzado enormemente, incluso si la naturaleza todavía tiene una ventaja.

«Todavía no podemos construir algo tan efectivo como un ala de abejorro que todavía funciona bien incluso cuando está dañado«, dice Walker, pero señala el dron Skeeter, desarrollado por Animal Dynamics, como un buen ejemplo de cómo nuestra mayor comprensión de biomecánica puede crear un verdadero heredero del insecticida.

Un ágil micro-dron, Skeeter también está inspirado en las libélulas con sus cuatro alas batientes. Si bien el insecticida no podía soportar una brisa suave, el Skeeter puede manejar «condiciones de vientos de alta ráfaga con mayor tolerancia y resistencia que los equivalentes de quadcopter existentes«, según la compañía.

Los investigadores de la Universidad de Delft también han estado trabajando en una variedad de libélulas robot desde 2005. El más pequeño, el Delfly Micro, pesa solo tres gramos y tiene una envergadura de cuatro pulgadas. Este robo-bug puede volar durante tres minutos con la batería y es mucho más ágil que su antepasado. También puede transmitir imágenes desde una cámara de video, algo con lo que los diseñadores de la CIA solo podían soñar.

Otros proyectos son aún más exóticos que las ideas originales de la CIA. En 2017, investigadores del Laboratorio Charles Stark Draper crearon una libélula cyborg. Los científicos modificaron una libélula viva para que pudiera ser dirigida por control remoto usando «neuronas de dirección» implantadas en sus ojos.

Si bien todos estos conceptos superan con creces los esfuerzos iniciales de la CIA, también reciben el beneficio más importante de medio siglo de evolución tecnológica.

«Escuchamos sobre drones hoy una y otra vez«, dice Greenwald. “Este fue un dron no tripulado de la década de 1970, del tamaño de un insecto. La década de 1970! Solo piense qué tipo de avances pueden hacer en 50 años”.

Si bien el insecticida original nunca tuvo éxito, Adkins y su equipo encontraron una plataforma estable para la futura robótica de insectos. ¿Cómo sería un avión no tripulado similar de la CIA en 2020? Quién sabe, eso permanece clasificado.